Category Archives: Misterije u fizici

Šta je to psihofizički problem?

Psihofizički problem odnosi se na pitanje kako su um i mozak povezani s fizičkim svijetom. Konkretno, tiče se odnosa između mentalnih iskustava, kao što su percepcije, misli i osjećaji, i osnovnih fizičkih procesa u mozgu i nervnom sistemu.

Problem nastaje jer se čini da mentalna iskustva imaju kvalitete koje nema u fizičkom svijetu, kao što je subjektivno iskustvo boje, zvuka i bola. U isto vrijeme, smatra se da su mentalna iskustva uzrokovana fizičkim procesima u mozgu ili su barem povezana s njima. Dakle, kako nešto što izgleda toliko drugačije od fizičkog svijeta (tj. uma) može biti povezano s nečim što je toliko različito od njega (tj. mozak)?

O ovom problemu vekovima raspravljaju filozofi i naučnici, a ne postoji konsenzus o tome kako ga rešiti. Neki filozofi i naučnici tvrde da su um i mozak odvojeni entiteti koji međusobno djeluju, dok drugi tvrde da su um i mozak različiti načini gledanja na istu stvar.

Šta je to teorija svega?

Teorija svega (TOE  ili TOE/ToE ), konačna teorijaultimativna teorijaobjedinjena teorija polja ili glavna teorija je hipotetički, jedinstveni, sveobuhvatni, koherentni teorijski okvir fizike koji u potpunosti objašnjava i povezuje sve aspekte univerzuma. Pronalaženje teorije svega jedan je od najvećih neriješenih problema u fizici. Teorija struna i M-teorija su predložene kao teorije svega.

Tokom proteklih nekoliko vijekova, razvijena su dva teorijska okvira koji, zajedno, najviše liče na teoriju svega. Ove dvije teorije na kojima počiva sva moderna fizika su opća teorija relativnosti i kvantna mehanika. Opća teorija relativnosti je teorijski okvir koji se fokusira samo na gravitaciju za razumijevanje svemira u područjima velikih razmjera i velikih masa: planetezvijezdegalaksijejata galaksija itd. S druge strane, kvantna mehanika je teorijski okvir koji se fokusira samo na tri negravitacijske sile za razumijevanje svemira u regijama i vrlo malih razmjera i male mase: subatomske česticeatomimolekule itd. Kvantna mehanika je uspješno implementirala standardni model koji opisuje tri negravitacijske sile: jaku nuklearnuslabu nuklearnu i elektromagnetnu silu – kao i sve posmatrane elementarne čestice.  

Opća teorija relativnosti i kvantna mehanika su više puta potvrđivani u svojim odvojenim oblastima relevantnosti. Budući da su uobičajene domene primjenjivosti opće relativnosti i kvantne mehanike toliko različiti, većina situacija zahtijeva da se koristi samo jedna od dvije teorije.    Dve teorije se smatraju nekompatibilnim u oblastima ekstremno malih razmera – Plankova skala – kao što su one koje postoje unutar crne rupe ili tokom početnih faza univerzuma (tj. u trenutku neposredno nakon Velikog praska). Da bi se razriješila nekompatibilnost, mora se otkriti teorijski okvir koji otkriva dublju temeljnu stvarnost, ujedinjujući gravitaciju s ostale tri interakcije, kako bi harmonično integrirao područja opće relativnosti i kvantne mehanike u besprijekornu cjelinu: teorija svega je jedinstvena teorija koja je u principu sposobna da opiše sve fizičke pojave u ovom svemiru.

Ime

U početku se pojam teorija svega koristio s ironičnim upućivanjem na razne pretjerano generalizirane teorije. Na primjer, poznato je da je djed Ijona Tichyja – lika iz ciklusa naučnofantastičnih priča Stanisława Lema iz 1960-ih – radio na „Općoj teoriji svega“. Fizičar Harald Fritzsch koristio je taj termin u svojim predavanjima u Varenni 1977. godine.  Fizičar John Ellis tvrdi  da je uveo akronim “TOE” u tehničku literaturu u članku u Nature 1986.  Vremenom se termin zaglavio u popularizaciji istraživanja teorijske fizike.

Izvori informacija:

0 Wikipedija

  1. Fran De Aquino (1999). “Theory of Everything”. arXiv:gr-qc/9910036.
  2. Steven Weinberg (2011-04-20). Dreams of a Final Theory: The Scientist’s Search for the Ultimate Laws of Nature. Knopf Doubleday Publishing Group. ISBN 978-0-307-78786-6.
  3. Overbye, Dennis (23 November 2020). “Can a Computer Devise a Theory of Everything? – It might be possible, physicists say, but not anytime soon. And there’s no guarantee that we humans will understand the result”The New York Times. Pristupljeno 23 November 2020.
  4. Stephen W. Hawking (28 February 2006). The Theory of Everything: The Origin and Fate of the Universe. Phoenix Books; Special Anniv. ISBN 978-1-59777-508-3.
  5. SMOLIN, L. (2004). “An Invitation to Loop Quantum Gravity”Quantum Theory and Symmetries[]: 655–682. arXiv:hep-th/0408048Bibcode:2004qts..conf..655Sdoi:10.1142/9789812702340_0078ISBN .
  6. Carlip, Steven (2001). “Quantum Gravity: a Progress Report”. Reports on Progress in Physics64 (8): 885–942. arXiv:gr-qc/0108040Bibcode:2001RPPh…64..885Cdoi:10.1088/0034-4885/64/8/301.
  7. Susanna Hornig Priest (14 July 2010). Encyclopedia of Science and Technology Communication. SAGE Publications. ISBN 978-1-4522-6578-0.
  8. Fritzsch, Harald (1977). “THE WORLD OF FLAVOUR AND COLOUR”. CERN Report. Ref.TH.2359-CERN. (download at http://cds.cern.ch/record/875256/files/CM-P00061728.pdf )
  9. Ellis, John (2002). “Physics gets physical (correspondence)”. Nature415 (6875): 957. Bibcode:2002Natur.415..957Edoi:10.1038/415957bPMID 11875539.
  10. Ellis, John (1986). “The Superstring: Theory of Everything, or of Nothing?”. Nature323 (6089): 595–598. Bibcode:1986Natur.323..595Edoi:10.1038/323595a0.

Zapanjujuće svemirske fotografije James Web teleskopa otkrivaju ‘strukture za koje ni ne znamo šta su’

NASA je otkrila 5 novih nevjerovatnih fotografija sa svemirskog teleskopa James Webb, uključujući zvijezde koje nikada nismo vidjeli i “strukture za koje, iskreno, ne znamo ni šta su”.

NASA je u utorak otkrila pet zapanjujućih slika sa svemirskog teleskopa James Webb—najmoćnijeg teleskopa ikada lansiranog u svemir, trenutno udaljen milion kilometara.

JWST je najnoviji i najbolji način čovječanstva da se pogleda duboko u kosmos, sve do perioda neposredno nakon Velikog praska. Teleskop je 100 puta moćniji od Hubblea i sposoban je uhvatiti veće infracrvene valne dužine, što će mu omogućiti da vidi galaksije koje su udaljenije ili sa velikim crvenim pomakom. Svemir je radoznao jer gledanje dalje u daljinu znači i da gledamo u prošlost, pa tako u potrazi za najstarijim zvijezdama i galaksijama, JWST efektivno gleda na početak vremena i prostora.

“Ovo je naša vremenska mašina,” rekao je dr. John Mather, viši naučnik projekta za Webb, tokom NASA-inog emitovanja u utorak. Naravno, Web će se koristiti i za stvaranje više uvida o objektima koji su nam bliži, a ta sposobnost je bila pun prikaz tokom prve velike slike teleskopa.

Prva slika: Duboko polje

Svjetlost zvijezda i galaksija na ovoj slici dolazi prije više od 13 milijardi godina – Veliki prasak se dogodio prije 13,8 milijardi godina, što znači da ova slika prikazuje trenutak nedugo nakon svitanja vremena. Gravitacija klastera iskrivljuje ono što je iza njih, efekat koji se zove “socivanje”, tako da neki objekti izgledaju zamrljano, jer se uvećavaju. Uvećajte ga da otkrijete divlje detalje.

Druga slika: Egzoplaneta

Ovo je “indirektna” slika; vizuelne slike iz svemira se često rekonstruišu iz svetlosnih podataka, tako da je ovo nekako sirovi set. Iako nije tako vizuelno privlačan kao duboko polje, sadrži gomilu informacija za naučnike. Ovo je spektar egzoplanete WASP-96 b, gasnog giganta koji se nalazi 1.120 svjetlosnih godina od Zemlje. Neravnine i pokreti ukazuju na vodenu paru u atmosferi. U budućnosti će biti mnogo više ovakvih podataka sa drugih planeta i asteroida.

Treća slika: Smrt zvijezde

Ovo je izgled, i dva-fer za podizanje. To je vrlo detaljna bliska infracrvena slika magline zvane Južni prsten, koju je izazvala umiruća zvijezda, udaljena 2.500 svjetlosnih godina. “Pjenasti” prsten oko magline uzrokovan je molekularnim vodonikom koji nastaje masivnom eksplozijom. “Zraci” su zapravo rupe u unutrašnjoj maglini koje omogućavaju svjetlosti zvijezde da sija. U središtu magline su dvije zvijezde – naučnici su znali da je Južni prsten binarni zvjezdani sistem, ali sada ih možemo jasno vidjeti.

Četvrta slika: Galaksije

Ovo je slika Stephanovog kvinteta, koji je bliska grupa galaksija koju je prvi otkrio Edouard Stephan 1877. godine. Na fotografiji ih je pet, ali to je malo vizuelni trik. Jedna od galaksija je udaljena oko 40 miliona svjetlosnih godina od Zemlje, ali ostale četiri su istinska kompaktna grupa, a sve one postoje između 210 miliona i 340 miliona svjetlosnih godina od nas. U određenom smislu, to je fotografija koja nas vodi iz obližnjeg, modernog univerzuma, pa sve do drevnog svemira.

Peta slika: Rađanje zvijezde

Ovo je slika “zvjezdanog rasadnika”, regije u kojoj se rađaju nove zvijezde, i prikazuje zvijezde bebe koje su ranije bile skrivene od našeg pogleda. Fokus je na maglini Carina, koja je područje za formiranje zvijezda upravo ovdje u Mliječnom putu. Uprkos tome, Webbova slika otkriva stotine novih zvijezda i kosmičke “strukture za koje, iskreno, ne znamo ni šta su”, kaže Amber Straughn, zamjenica projektnog naučnika za JWST, koja je predstavila fotografiju.

Izvor: https://www.vice.com/en/article/qjk8np/mind-blowing-james-webb-space-photos-reveal-structures-that-we-dont-even-know-what-they-are

Otkud mi na planeti Zemlji?

U nedavno izašlom filmu “Moonfall” spominje se teorija da su nas na planetu Zemlju poslali udaljeni vanzemaljci koji su u biti bili isti kao mi, a da su nas poslali u udaljeni dio Svemira da bi nas zaštitili od poludjele vještačke inteligencije koju su stvorili, a koja se okrenula protiv njih da ih istrijebi.

Sa aspekta nauke i filozofije postoji nekoliko mogućnosti o porijeklu života na Zemlji.

Jedna od poznatih opcija je abiogeneza, odnosno da je živi svijet nastao iz neživog, posve slučajno, a ako ćemo pošteno ne mora biti ni slučajno. Možda je neka vansvemirska civilizacija formirala naš Svemir ovakvim kakav jest s ciljem da se jednog dana na njoj javi život i eventualno evoluira u današnji oblik.

Druga mogućnost je i da su nas htjeli prevariti tj. da su nas formirali u današnjem obliku, ali da su nam ubacili fosile i ostalo da bi nama izgledalo kao da je došlo do evolucije iako nije došlo.

Treća mogućnost je da ništa nije onako kako izgleda odnosno da živimo u nekoj vrsti kompjuterske simulacije. Kako računarska tehnologija napreduje sve više izgleda da se uz dovoljno jake računare sve može simulirati i da ćemo jednog dana možda i našu svijest moći uploadovati u te simulacije.

Postoji nekoliko mogućnosti, a jedna od njih je i ona religijska, odnosno ona koju zagovaraju monoteističke religije. Ta verzija se u nekim stvarima preklapa sa naučnom verzijom, a u nekim potpuno odstupa.

Svaka teorija o porijeklu života na Zemlji ima svoje prednosti i nedostatke. Kada religiozni ljudi kažu da je sve stvorio Bog, onda oni nereligiozni pitaju šta je stvorilo Boga iako po definciji je Bog nešto šta nije stvoreno. Isto tako kada nereligiozni kažu da je sve nastalo iz ničega i posve slučajno, onda religiozni opravdano pitaju kako iz ništa može nešto nastati kad to krši zakon održanja energije, a onda naučnici kažu da ništa zapravo nije ništa nego neke kvantne fluktuacije isl. , ali s time se onda vrti u krug i neko može opravdano pitati šta je stvorilo kvantne fluktuacije, a mnogi naučnici po definciji uzimaju da su kvantne fluktuacije vječno postojale i da ih ništa nije stvorilo. Ispadne da šta je Bog za religiozne, to su zapravo kvantne fluktuacije za nereligiozne. Sve ispadne kao igra riječi i kao da svi misle na potpuno isto, ali ga drugim jezikom opisuju i drugačije ga doživljavaju. Religiozni temi pristupaju emocionalno, a nereligioznima krajnje racionalno i logički iako isto često pristrasno.

Postanak života na Zemlji je misterija, a misterija je i kuda ide ovaj svijet odnosno šta je konačna svrha života na Zemlji.

Od čega se zapravo sastoji prostor-vrijeme?

Prostor-vrijeme može nastati iz fundamentalnije stvarnosti. Smišljanje kako bi se mogao otključati najhitniji cilj u fizici – kvantna teorija gravitacije.

Natalie Paquette provodi svoje vrijeme razmišljajući o tome kako razviti dodatnu dimenziju. Započnite s malim krugovima, razbacanim po svakoj tački u prostoru i vremenu – kovrčavom dimenzijom, zapetljanom na samu sebe. Zatim smanjite te krugove, sve manji i manji, stežući petlju, sve dok se ne dogodi neobična transformacija: dimenzija prestane izgledati sićušna i umjesto toga postane ogromna, kao kada shvatite da je nešto što izgleda malo i blizu je zapravo ogromno i udaljeno. „Smanjujemo prostorni pravac“, kaže Paquette. “Ali kada pokušamo da ga smanjimo preko određene tačke, umjesto toga se pojavljuje novi, veliki prostorni pravac.”

Paquette, teorijski fizičar sa Univerziteta Washington, nije sam u razmišljanju o ovoj čudnoj vrsti dimenzionalne transmutacije. Sve veći broj fizičara, koji rade u različitim oblastima discipline sa različitim pristupima, sve više se približava dubokoj ideji: prostor — a možda čak i vrijeme — nije fundamentalno. Umjesto prostora i vremena mogu se pojaviti: oni bi mogli nastati iz strukture i ponašanja osnovnih komponenti prirode. Na najdubljem nivou stvarnosti, pitanja poput “Gdje?” i kada?” jednostavno možda uopšte neće imati odgovore. „Imamo mnogo nagovještaja iz fizike da prostor-vrijeme, kako ga mi razumijemo, nije fundamentalna stvar“, kaže Paquette.

Ovi radikalni pojmovi potiču iz najnovijih obrta u vjekovnoj potrazi za teorijom kvantne gravitacije. Najbolja teorija gravitacije fizičara je opšta teorija relativnosti, poznata koncepcija Alberta Ajnštajna o tome kako materija iskrivljuje prostor i vrijeme. Njihova najbolja teorija od svega ostalog je kvantna fizika, koja je zapanjujuće precizna kada su u pitanju svojstva materije, energije i subatomskih čestica. Obe teorije su lako prošle sve testove koje su fizičari mogli da osmisle u proteklom vijeku. Sastavite ih zajedno, moglo bi se pomisliti, i imali biste “teoriju svega”.

Ali te dvije teorije ne igraju dobro. Pitajte opštu relativnost šta se dešava u kontekstu kvantne fizike, i dobićete kontradiktorne odgovore, sa neukroćenim beskonačnostima koje se probijaju kroz vaše proračune. Priroda zna kako primijeniti gravitaciju u kvantnim kontekstima – to se dogodilo u prvim trenucima velikog praska, i još uvijek se događa u srcima crnih rupa – ali mi ljudi se još uvijek borimo da shvatimo kako se taj trik izvodi. Dio problema leži u načinima na koji se te dvije teorije bave prostorom i vremenom. Dok kvantna fizika tretira prostor i vrijeme kao nepromjenjive, opća relativnost ih iskrivljuje za doručak.

Nekako bi teorija kvantne gravitacije morala pomiriti ove ideje o prostoru i vremenu. Jedan od načina da se to uradi bio bi da se eliminiše problem na njegovom izvoru, samo prostor-vreme, tako što bi prostor i vrijeme proizašli iz nečeg fundamentalnijeg. Posljednjih godina nekoliko različitih pravaca istraživanja sugeriralo je da, na najdubljem nivou stvarnosti, prostor i vrijeme ne postoje na isti način na koji postoje u našem svakodnevnom svijetu. Tokom protekle decenije ove ideje su radikalno promijenile način na koji fizičari razmišljaju o crnim rupama. Sada istraživači koriste ove koncepte kako bi razjasnili rad nečeg još egzotičnijeg: crvotočine – hipotetičke veze poput tunela između udaljenih tačaka u prostor-vremenu. Ovi uspjesi održali su živom nadu u još dublji proboj. Ako se prostor-vrijeme pojavljuje, onda otkrivanje odakle dolazi – i kako bi moglo nastati iz bilo čega drugog – može biti samo ključ koji nedostaje koji konačno otključava vrata teoriji svega.

TEORIJA STRUNA

Danas je najpopularnija teorija kvantne gravitacije među fizičarima teorija struna. Prema ovoj ideji, njegove istoimene žice su temeljni sastojci materije i energije, što dovodi do bezbrojnih osnovnih subatomskih čestica koje se mogu vidjeti u akceleratorima čestica širom svijeta. Oni su čak odgovorni i za gravitaciju – hipotetička čestica koja nosi gravitacionu silu, “graviton”, neizbježna je posljedica teorije.

Ali teoriju struna je teško razumjeti – ona živi na matematičkoj teritoriji za koju su fizičarima i matematičarima bile potrebne decenije da istraže. Veći dio strukture teorije još uvijek nije ucrtan, ekspedicije su još uvijek planirane, a karte treba napraviti. Unutar ovog novog područja, glavna tehnika za navigaciju je kroz matematičke dualnosti – korespondencije između jedne i druge vrste sistema.

Jedan primjer je dualnost s početka ovog članka, između malih i velikih dimenzija. Pokušajte ugurati dimenziju u mali prostor, a teorija struna će vam reći da ćete na kraju dobiti nešto što je matematički identično svijetu u kojem je ta dimenzija ogromna. Te dvije situacije su iste, prema teoriji struna – možete slobodno ići naprijed-natrag od jedne do druge i koristiti tehnike iz jedne situacije da biste razumjeli kako druga funkcionira. “Ako pažljivo pratite osnovne građevne blokove teorije,” kaže Paquette, “prirodno ćete ponekad otkriti da… možete razviti novu prostornu dimenziju.”

Slična dualnost sugerira mnogim teoretičarima struna da je sam prostor nastao. Ideja je započela 1997. godine, kada je Juan Maldacena, fizičar na Institutu za napredne studije, otkrio dualnost između vrste dobro shvaćene kvantne teorije poznate kao teorija konformnog polja (CFT) i posebne vrste prostor-vremena iz opšte teorije relativnosti kao anti-de Sitter prostor (AdS). Čini se da su te dvije potpuno različite teorije – CFT nema nikakvu gravitaciju u sebi, a AdS prostor sadrži svu Ajnštajnovu teoriju gravitacije. Ipak, ista matematika može opisati u oba svijeta. Kada je otkriveno, ova AdS / CFT korespondencija je pružila opipljivu matematičku vezu između kvantne teorije i punog univerzuma sa gravitacijom u sebi.

Zanimljivo je da je AdS prostor u AdS/CFT korespondenciji imao jednu dimenziju više nego što je to imao kvantni CFT. Ali fizičari su shvatili ovu neusklađenost jer je to bio potpuno razrađen primjer druge vrste korespondencije začete nekoliko godina ranije, od fizičara Gerard’s Hooft sa Univerziteta Utrecht u Holandiji i Leonarda Susskinda sa Univerziteta Stanford, poznatog kao holografski princip. Na osnovu nekih osebujnih karakteristika crnih rupa, ‘t Hooft i Susskind su posumnjali da bi svojstva područja prostora mogla biti u potpunosti “kodirana” njegovom granicom. Drugim riječima, dvodimenzionalna površina crne rupe sadržavala bi sve informacije potrebne da se zna šta se nalazi u njenoj trodimenzionalnoj unutrašnjosti – poput holograma. „Mislim da je mnogo ljudi mislilo da smo ludi“, kaže Saskind. “Dva dobra fizičara su pukla.”

Slično tome, u korespondenciji AdS / CFT, četverodimenzionalni CFT kodira sve o petodimenzionalnom AdS prostoru s kojim je povezan. U ovom sistemu, čitava oblast prostor-vremena je izgrađena od interakcija između komponenti kvantnog sistema u teoriji konformnog polja. Maldacena ovaj proces upoređuje sa čitanjem romana. „Ako pričate priču u knjizi, postoje likovi u knjizi koji nešto rade“, kaže on. „Ali sve je tu red teksta, zar ne? Iz ovog retka teksta zaključuje se šta likovi rade. Likovi u knjizi bili bi poput teorije masovne [AdS]. A red teksta je [CFT].”

Ali odakle dolazi prostor u AdS prostoru? Ako se ovaj prostor pojavljuje, iz čega nastaje? Odgovor je posebna i čudna kvantna vrsta interakcije u CFT-u: zapetljanost, veza između objekata na daljinu, trenutna korelacija njihovog ponašanja na statistički nevjerovatne načine. Zapetljanost je čuveno uznemirila Ajnštajna, koji je to nazvao “sablasnom akcijom na daljinu”.

Hoćemo li ikada znati pravu prirodu prostor-vremena?

Ipak, uprkos svojoj sablasnosti, zapetljanost je ključna karakteristika kvantne fizike. Kada bilo koja dva objekta stupe u interakciju u kvantnoj mehanici, oni se općenito zapetljaju i ostat će zapetljani sve dok ostanu izolirani od ostatka svijeta – bez obzira na to koliko su udaljeni jedan od drugoga. U eksperimentima, fizičari su održavali isprepletenost između čestica udaljenih više od 1.000 kilometara, pa čak i između čestica na zemlji i drugih čestica koje su poslane na satelite u orbiti. U principu, dvije zapletene čestice mogle bi održati svoju vezu na suprotnim stranama galaksije ili svemira. Čini se da udaljenost jednostavno nije bitna za zapletanje, zagonetku koja decenijama muči mnoge fizičare.

Ali ako se prostor pojavljuje, sposobnost zapetljanosti da opstane na velikim udaljenostima možda i nije strašno misteriozna – na kraju krajeva, udaljenost je konstrukt. Prema studijama o AdS/CFT korespondenciji fizičara Shinsei Ryua sa Univerziteta Princeton i Tadashija Takayanagija sa Univerziteta Kyoto, zapetljanost je ono što proizvodi udaljenosti u prostoru AdS-a na prvom mjestu. Bilo koja dva obližnja područja prostora na AdS strani dualiteta odgovaraju dvije visoko isprepletene kvantne komponente CFT-a. Što su više zamršeni, to su regije prostora bliže jedna drugoj.

Posljednjih godina fizičari su posumnjali da bi se ovaj odnos mogao primijeniti i na naš svemir. „Šta je to što drži prostor na okupu i sprečava ga da se raspadne u zasebne podregije? Odgovor je zapetljanost između dva dijela prostora”, kaže Saskind. “Kontinuitet i povezanost prostora duguju svoje postojanje kvantno-mehaničkom zapetljanju.” Preplitanje, dakle, može podpreti strukturu samog prostora, formirajući osnovu i potku koji dovode do geometrije svijeta. „Ako biste nekako mogli da uništite zapetljanost između dva dijela [prostora], prostor bi se raspao,“ kaže Saskind. “To bi učinilo suprotno od pojavljivanja. Nestalo bi se.”

Ako je prostor napravljen od isprepletenosti, onda se zagonetka kvantne gravitacije čini mnogo lakšom za rješavanje: umjesto pokušaja da se objasni iskrivljenje prostora na kvantni način, sam prostor izlazi iz fundamentalno kvantnog fenomena. Saskind sumnja da je to razlog zašto je teoriju kvantne gravitacije bilo tako teško pronaći. “Mislim da je razlog zašto to nikada nije dobro funkcionisalo taj što je počelo sa slikom dve različite stvari, [opšte relativnosti] i kvantne mehanike, i spojilo ih”, kaže on. „I mislim da je poenta zapravo u tome da su oni previše blisko povezani da bi se rastavili i onda ponovo sastavili. Nema takve stvari kao što je gravitacija bez kvantne mehanike.”

Ipak, obračunavanje prostora za pojavu samo je pola posla. S obzirom da su prostor i vrijeme tako blisko povezani u relativnosti, svaki izvještaj o tome kako nastaje prostor mora također objasniti vrijeme. „Vrijeme također mora nekako nastati“, kaže Mark van Raamsdonk, fizičar sa Univerziteta Britanske Kolumbije i pionir u vezi između isprepletenosti i prostor-vremena. “Ali ovo nije dobro shvaćeno i aktivno je područje istraživanja.”

Još jedna aktivna oblast, kaže on, koristi nove prostorno-vremenske modele za razumijevanje crvotočina. Ranije su mnogi fizičari vjerovali da je slanje objekata kroz crvotočinu nemoguće, čak ni u teoriji. Ali u proteklih nekoliko godina fizičari koji su radili na AdS/CFT korespondenciji i sličnim modelima pronašli su nove načine da konstruišu crvotočine. „Ne znamo da li bismo to mogli da uradimo u našem univerzumu“, kaže van Raamsdonk. “Ali ono što sada znamo je da su određene vrste prolaznih crvotočina teoretski moguće.” Dva rada — jedan iz 2016. i jedan iz 2018. godine — dovela su do stalnog naleta posla u ovoj oblasti. Ali čak i kada bi se mogle izgraditi prolazne crvotočine, one ne bi bile od velike koristi za svemirska putovanja. Kao što Saskind ističe, “ne možete proći kroz tu crvotočinu brže nego što bi trebalo [svetlosti] da ide dug put.”

Ako su teoretičari struna u pravu, onda je prostor izgrađen od kvantne isprepletenosti, a moglo bi biti i vrijeme. Ali šta bi to zaista značilo? Kako se prostor može „napraviti“ od isprepletenosti između objekata osim ako su ti objekti sami negdje? Kako se ti objekti mogu zapetljati ako ne iskuse vrijeme i promjene? I kakvo bi postojanje stvari mogle imati bez naseljavanja istinskog prostora i vremena?

Ovo su pitanja koja su na granici filozofije – i zaista, filozofi fizike ih shvaćaju ozbiljno. “Kako je, dovraga, prostor-vrijeme moglo biti nešto što se može pojaviti?” pita se Eleanor Knox, filozof fizike na Kraljevskom koledžu u Londonu. Intuitivno, kaže ona, to izgleda nemoguće. Ali Knox ne misli da je to problem. „Naša intuicija je ponekad strašna“, kaže ona. Oni su “evoluirali u afričkoj savani u interakciji sa makro objektima i makro fluidima i biološkim životinjama” i imaju tendenciju da se ne prenesu u svijet kvantne mehanike. Kada je u pitanju kvantna gravitacija, „Gde je stvar?“ I „Gde živi?“ Nisu prava pitanja za postavljanje“, zaključuje Knoks.

Svakako je tačno da predmeti žive na mjestima u svakodnevnom životu. Ali kao što Knox i mnogi drugi ističu, to ne znači da prostor i vrijeme moraju biti fundamentalni – samo da moraju pouzdano proizaći iz svega što je fundamentalno. Zamislite tečnost, kaže Christian Wüthrich, filozof fizike sa Univerziteta u Ženevi. „Na kraju krajeva, to su elementarne čestice, poput elektrona, protona i neutrona ili, što je još fundamentalnije, kvarkova i leptona. Da li kvarkovi i leptoni imaju svojstva tečnosti? To jednostavno nema smisla, zar ne?… Ipak, kada se ove fundamentalne čestice spoje u dovoljnom broju i pokažu određeno ponašanje zajedno, kolektivno ponašanje, tada će se ponašati na način koji je poput tečnosti.”

Prostor i vrijeme, kaže Wüthrich, mogli bi funkcionirati na isti način u teoriji struna i drugim teorijama kvantne gravitacije. Konkretno, prostor-vrijeme može nastati iz materijala za koje obično mislimo da žive u svemiru – same materije i energije. „Nije [da] prvo imamo prostor i vrijeme, a onda dodajemo nešto“, kaže Wüthrich. „Pre nešto materijalno može biti neophodan uslov da bi postojali prostor i vreme. To je još uvijek vrlo bliska veza, ali je upravo suprotno od onoga što ste prvobitno mislili.”

Ali postoje i drugi načini tumačenja najnovijih otkrića. AdS / CFT korespondencija se često smatra primjerom kako prostor-vrijeme može nastati iz kvantnog sistema, ali to zapravo nije ono što pokazuje, prema Alyssa Ney, filozofkinji fizike sa Univerziteta u Kaliforniji, Davis. „AdS/CFT vam daje ovu mogućnost da pružite priručnik za prevođenje između činjenica o prostor-vremenu i činjenica iz kvantne teorije“, kaže Ney. “To je kompatibilno s tvrdnjom da je prostor-vrijeme emergentno, a da je neka kvantna teorija fundamentalna.” Ali i obrnuto, kaže ona. Korespondencija bi mogla značiti da se kvantna teorija pojavljuje i da je prostor-vrijeme fundamentalno – ili da nijedno nije fundamentalno i da postoji još dublja fundamentalna teorija. Nastanak je jaka tvrdnja, kaže Ney, i otvorena je za mogućnost da je to istina. “Ali barem samo gledajući AdS/CFT, još uvijek ne vidim jasan argument za pojavu.”

Nedvojbeno veći izazov teoriji struna slike o pojavljivanju prostor-vremena skriven je na vidiku, upravo u nazivu same korespondencije AdS/CFT. „Mi ne živimo u anti-de Sitter prostoru“, kaže Saskind. “Živimo u nečemu mnogo bližem Sitter prostoru.” De Sitterov prostor opisuje svemir koji se ubrzava i širi poput našeg. „Nemamo ni najmaglu ideju kako se [holografija] tamo primjenjuje“, zaključuje Saskind. Smišljanje kako postaviti ovu vrstu korespondencije za prostor koji više liči na stvarni univerzum jedan je od najhitnijih problema za teoretičare struna. “Mislim da ćemo moći bolje razumjeti kako da uđemo u kosmološku verziju ovoga”, kaže van Raamsdonk.

Konačno, tu su vijesti – ili nedostatak istih – iz najnovijih akceleratora čestica, koji nisu pronašli nikakve dokaze za dodatne čestice predviđene supersimetrijom, idejom na koju se oslanja teorija struna. Supersimetrija nalaže da bi sve poznate čestice imale svoje “superpartnere”, udvostručavajući broj osnovnih čestica. Ali CERN-ov Veliki hadronski sudarač u blizini Ženeve, koji je dijelom dizajniran za traženje superpartnera, nije vidio ni traga od njih. „Sve zaista precizne verzije [pojavnog prostor-vremena] koje imamo nalaze se u supersimetričnim teorijama“, kaže Saskind. “Jednom kada nemate supersimetriju, sposobnost matematičkog praćenja jednačina jednostavno nestaje iz vaših ruku.”

ATOMI PROSTOR-VREMENA

Teorija struna nije jedina ideja koja sugerira da se prostor-vrijeme pojavljuje. Teorija struna “nije ispunila svoje obećanje kao način da ujedini gravitaciju i kvantnu mehaniku”, kaže Abhay Ashtekar, fizičar sa Pennsylvania State University. “Moć teorije struna sada je u pružanju izuzetno bogatog skupa alata, koji se naširoko koristi u cijelom spektru fizike.” Ashtekar je jedan od originalnih pionira najpopularnije alternative teoriji struna, poznate kao kvantna gravitacija petlje. U kvantnoj gravitaciji u petlji, prostor i vrijeme nisu glatki i kontinuirani na način na koji su u opštoj relativnosti – umjesto toga oni su napravljeni od diskretnih komponenti, koje Ashtekar naziva „komadići ili atomi prostor-vremena“.

Ovi atomi prostor-vremena povezani su u mrežu, s jednodimenzionalnim i dvodimenzionalnim površinama koje ih spajaju u ono što praktičari kvantne gravitacije u petlji nazivaju spin pjenom. I uprkos činjenici da je pjena ograničena na dvije dimenzije, ona stvara naš četverodimenzionalni svijet, sa tri dimenzije prostora i jednom vremenskom. Aštekar to poredi sa komadom odeće. “Ako pogledate svoju košulju, izgleda kao dvodimenzionalna površina”, kaže on. “Ako samo uzmete lupu, odmah ćete vidjeti da su sve jednodimenzionalne niti. Samo što su te niti toliko gusto zbijene da za sve praktične svrhe, košulju možete zamisliti kao dvodimenzionalnu površinu. Dakle, slično, prostor oko nas izgleda kao trodimenzionalni kontinuum. Ali zaista postoji ukrštanje ovih [atoma prostor-vremena].”

Suočeni s nedostatkom dokaza, većina fizičara svoje nade polaže u nebo. U najranijim trenucima Velikog praska, cijeli svemir je bio fenomenalno mali i gust – situacija koja zahtijeva kvantnu gravitaciju da bi ga opisali. A odjeci tog doba možda će ostati na nebu i danas. “Mislim da je naš najbolji izbor [za testiranje kvantne gravitacije] kroz kosmologiju,” kaže Maldacena. “Možda nešto u kosmologiji za što sada mislimo da je nepredvidivo, što se možda može predvidjeti kada shvatimo punu teoriju, ili nešto novo o čemu nismo ni razmišljali.”

Izvor informacija: Scientific American

Šta je to Boltzmannov mozak?

Boltzmannov argument mozga sugerira da je vjerojatnije da će se jedan mozak spontano i nakratko stvoriti u praznini (zajedno s lažnim sjećanjem da je postojao u našem svemiru) nego da je svemir nastao na način na koji moderna nauka misli da je stvarno bilo. Prvo je predložen kao reductio ad absurdum odgovor na Ludwig Boltzmannovo rano objašnjenje za stanje niske entropije našeg svemira.

U ovom misaonom eksperimentu, Boltzmannov mozak je potpuno oblikovani mozak, zajedno sa sjećanjima na puni ljudski život u našem svemiru, koji nastaje uslijed izuzetno rijetkih slučajnih fluktuacija iz stanja termodinamičke ravnoteže. Teoretski, tijekom izuzetno velikog, ali ne beskonačnog vremena, puki slučajni atomi u praznini mogli bi se spontano okupiti na takav način da sastave funkcionirajući ljudski mozak. Kao i svaki mozak u takvim okolnostima, gotovo bi odmah prestao funkcionirati i počeo bi propadati.

Ideja je dobila ime po austrijskom fizičaru Ludwigu Boltzmannu (1844–1906), koji je 1896. objavio teoriju koja je pokušala objasniti činjenicu da se ljudi nalaze u svemiru koji nije toliko haotičan kao što je nadobudno područje termodinamike predviđalo. Ponudio je nekoliko objašnjenja, od kojih je jedno bilo da bi Svemir, čak i onaj koji je potpuno slučajan (ili u toplotnoj ravnoteži), spontano fluktuirao do uređenijeg (ili niskoentropijskog) stanja. Jedna od kritika ove hipoteze o “Boltzmannovom univerzumu” je da su najčešće termičke fluktuacije što je moguće bliže ravnoteži; prema tome, po bilo kojem razumnom kriterijumu, stvarni ljudi u stvarnom Svemiru bili bi mnogo manje vjerovatni od “mozgova Boltzmanna” koji sami postoje u praznom svemiru.

Boltzmannov mozak dobio je novu važnost oko 2002. godine, kada su se neki kozmolozi počeli zabrinjavati da u mnogim postojećim teorijama o Svemiru izgleda da su ljudski mozgovi u trenutnom Svemiru znatno nadmašeni od Boltzmannovih mozgova u budućem Svemiru koji, slučajno, imaju upravo iste percepcije kao i ljudi; to dovodi do zaključka da su statistički ljudi vjerovatno Boltzmannov mozak. Takav argument reductio ad absurdum ponekad se koristi za argument protiv određenih teorija Univerzuma. Kada se primjenjuju na novije teorije o multiverzumu, Boltzmannovi argumenti mozga dio su neriješenog mjernog problema kosmologije. Boltzmannovi mozgovi ostaju misaoni eksperiment; fizičari ne vjeruju da su ljudi zapravo Boltzmannovi mozgovi, već koriste misaoni eksperiment kao alat za procjenu konkurentskih naučnih teorija.

Boltzmannov svemir

  1. godine matematičar Ernst Zermelo iznio je teoriju da je drugi zakon termodinamike apsolutni, a ne statistički. Zermelo je pojačao svoju teoriju ističući da Poincaré-ova teorema ponavljanja pokazuje da statistička entropija u zatvorenom sistemu na kraju mora biti periodična funkcija; stoga drugi zakon, za koji se uvijek opaža da povećava entropiju, vjerojatno neće biti statistički. Da bi se suprotstavio Zermelovom argumentu, austrijski fizičar Ludwig Boltzmann iznio je dvije teorije. Prva teorija, za koju se sada vjeruje da je ispravna, jest da je Svemir započeo iz nepoznatog razloga u stanju niske entropije. Druga i alternativna teorija, objavljena 1896. godine, ali pripisana 1895. godine Boltzmannovom pomoćniku Ignazu Schützu, je scenarij “Boltzmannovog svemira”. U ovom scenariju, Univerzum provodi veliku većinu vječnosti u beznačajnom stanju toplotne smrti; međutim, tokom dovoljno eona, na kraju će se dogoditi vrlo rijetka toplotna fluktuacija gdje se atomi odbijaju jedni od drugih upravo na takav način da tvore podstrukturu ekvivalentnu cijelom našem posmatranom Svemiru. Boltzmann tvrdi da, iako je većina Svemira bez osobina, ljudi ne vide te regije jer su lišeni inteligentnog života; za Boltzmanna je neupadljivo da čovječanstvo gleda isključivo na unutrašnjost svog Boltzmannovog univerzuma, jer je to jedino mjesto u kojem živi inteligentan život. (Ovo je možda prva upotreba antropijskog principa u modernoj nauci).

Godine 1931. astronom Arthur Eddington istakao je da će promatrači u Boltzmannovim svemirima biti znatno nadmašeni od promatrača u manjim fluktuacijama, budući da je velika fluktuacija eksponencijalno manje vjerovatna od male fluktuacije. Fizičar Richard Feynman objavio je sličan protuargument u okviru svojih čitanih Feynmanovih predavanja iz fizike iz 1964. godine. Do 2004. fizičari su Eddingtonovo zapažanje gurnuli do svog logičnog zaključka: najbrojniji promatrači u čitavoj vječnosti toplotnih fluktuacija bili bi minimalni “Boltzmannovi mozgovi” koji bi iskakali u inače beskorisnom Svemiru.

Spontana formacija
U eventualnom stanju ergodijske „toplotne smrti“ Svemira, s obzirom na dovoljno vremena, svaka moguća struktura (uključujući svaki mogući mozak) nastaje slučajnim kolebanjem. Vremenski okvir za ovo povezan je s Poincaréovim vremenom ponavljanja. Eksperimenti u Boltzmannovom stilu usredotočuju se na strukture poput ljudskog mozga koji su vjerojatno samosvjesni promatrači. S obzirom na bilo kakve proizvoljne kriterije za ono što čini Boltzmannov mozak (ili planetu ili svemir), manje strukture koje minimalno i jedva ispunjavaju kriterije znatno su i eksponencijalno češće od većih struktura; gruba analogija je kako su izgledi za stvarnu englesku riječ koja se pojavi kada se protrese kutija slova Scrabble veći od šanse koju će stvoriti cijela engleska rečenica ili odlomak. Prosječni vremenski okvir potreban za formiranje Boltzmannovog mozga znatno je veći od trenutne starosti Svemira. U modernoj fizici, Boltzmannov mozak može nastati bilo kvantnom fluktuacijom, bilo toplotnom fluktuacijom koja obično uključuje nukleaciju.

Kvantna fluktuacija
Prema jednom proračunu, Boltzmannov mozak bi se pojavio kao kvantna fluktuacija u vakuumu nakon vremenskog intervala od 10 ^^ 10 ^^50 godina. Ova fluktuacija može se dogoditi čak i u pravom Minkovskom vakuumu (ravni prostorno-vremenski vakuum kojem nedostaje energije vakuuma). Kvantna mehanika u velikoj mjeri favorizira manje fluktuacije koje “posuđuju” najmanje energije iz vakuuma. Tipično, kvantni Boltzmannov mozak iznenada bi se pojavio iz vakuuma (zajedno s ekvivalentnom količinom virtualne antimaterije), ostao samo dovoljno dugo da ima jednu koherentnu misao ili opažanje, a zatim nestao u vakuumu onoliko iznenada koliko se pojavio. Takav mozak je potpuno samostalan i nikada ne može zračiti energiju do beskonačnosti.

Putem nukleacije
Trenutni dokazi sugeriraju da vakuum koji prožima svemir koji se može promatrati nije prostor Minkovskog, već de Sitter-ov prostor s pozitivnom kosmološkom konstantom. U de Sitter-ovom vakuumu (ali ne u Minkovskom vakuumu), Boltzmannov mozak mogu nastati nukleacijom ne-virtualnih čestica koje se postepeno slučajno sastavljaju od Hawkingovog zračenja emitiranog iz de Sitter-ovog ograničenog kosmološkog horizonta. Jedna procjena za prosječno vrijeme potrebno do nukleacije je oko 10 ^ 10 ^ 69 godina. Tipični nuklearni Boltzmannov mozak će se, nakon što završi sa aktivnošću, ohladiti na apsolutnu nulu i na kraju potpuno propasti, kao što bi to učinio svaki izolirani objekt u vakuumu svemira. Za razliku od slučaja kvantne fluktuacije, Boltzmannov mozak će zračiti energiju do beskonačnosti. U nukleaciji su najčešće fluktuacije što je moguće bliže toplotnoj ravnoteži, s obzirom na bilo koje proizvoljne kriterije za označavanje fluktuacije “Boltzmannovim mozgom”.

Teoretski, Boltzmannov mozak se takođe može formirati, iako opet sa malom vjerovatnoćom, u bilo koje vrijeme tokom ranog Svemira kojim dominira materija.

Savremene reakcije na Boltzmannov mozak
Konsenzus među kozmolozima je da se na neku tek otkrivenu grešku naslućuje iznenađujuća računica da bi Boltzmannov mozak trebao znatno nadmašiti normalni ljudski mozak. Sean Carroll izjavljuje: “Ne raspravljamo o tome da Boltzmannovi mozgovi postoje – pokušavamo ih izbjeći.” Carroll je izjavio da hipoteza da je Boltzmannov mozak rezultira “kognitivnom nestabilnošću”. Budući da, tvrdi, trebalo bi više vremena od trenutne starosti svemira da se mozak formira, a ipak smatra da uočava da postoji u mlađem svemiru, to pokazuje da bi sjećanja i procesi zaključivanja bili nepouzdani da jesu zaista Boltzmannov mozak. Seth Lloyd je izjavio “padaju na Monty Python testu: Prestanite s tim! To je previše glupo!” Novinar New Scientist rezimira da je “polazište za naše razumijevanje svemira i njegovog ponašanja da su ljudi, a ne bestjelesni mozak, tipični promatrači.”

Neki tvrde da se mozak proizveden kvantnom fluktuacijom, a možda čak i mozak proizveden nukleacijom u de Sitter-ovom vakuumu, ne računa kao promatrač. Kvantne fluktuacije je lakše isključiti nego atome s jezgrom, jer se kvantne fluktuacije mogu lakše ciljati izravnim kriterijima (kao što je njihov nedostatak interakcije sa okolinom u beskonačnosti).

Neki kozmolozi vjeruju da bolje razumijevanje stupnjeva slobode u kvantnom vakuumu holografske teorije struna može riješiti Boltzmannov mozak.

Brian Greene kaže: “Uvjeren sam da nisam Boltzmannov mozak. Međutim, želimo da se i naše teorije podudaraju s tim da mi nismo mozgovi Boltzmanna, ali do sada im se to iznenađujuće teško učinilo.”

U scenarijima sa jednim svemirom
U jednom de Sitter univerzumu sa kosmološkom konstantom, počevši od bilo kojeg konačnog prostornog dijela, broj “normalnih” posmatrača je konačan i ograničen toplotnom smrću Univerzuma. Ako Svemir traje vječno, broj nuklearnih Boltzmannovih mozgova je, u većini modela, beskonačan; kosmolozi poput Alana Gutha brinu se da bi se zbog toga činilo “beskrajno malo vjerojatnim da mi budemo normalni mozgovi”. Jedno upozorenje je da ako je Univerzum lažni vakuum koji se lokalno raspada u prostor Minkowskog ili Velikog krčenja povezan protiv de Sitter-a za manje od 20 milijardi godina, tada se izbjegava beskonačna Boltzmannova nukleacija. (Ako je prosječna lokalna stopa lažnog raspada vakuuma preko 20 milijardi godina, Boltzmannova nukleacija mozga je još uvijek beskonačna, jer se Svemir povećava veličinom brže nego što lokalni vakuumski kolaps uništava dijelove Svemira unutar budućih svjetlosnih čunjeva kolapsa). Predloženi hipotetički mehanizmi za uništavanje svemira u tom vremenskom okviru kreću se od superteških gravitinosa do težeg od uočenog gornjeg kvarka koji pokreće “Higgsovu smrt”.

Ako ne postoji kozmološka konstanta i ako je trenutno promatrana energija vakuuma iz kvintesencije koja će se na kraju potpuno raspršiti, također se izbjegava beskonačna Boltzmannova nukleacija.

U vječnoj inflaciji

Jedna klasa rješenja Boltzmannovog problema s mozgom koristi različite pristupe problemu mjere u kosmologiji: u beskonačnim multiverzumskim teorijama omjer normalnih promatrača i Boltzmannovih mozgova ovisi o tome kako se uzimaju beskonačne granice. Mogle bi se odabrati mjere kako bi se izbjegli znatni dijelovi Boltzmannovih mozgova. Za razliku od slučaja pojedinačnog univerzuma, jedan od izazova u pronalaženju globalnog rješenja u vječnoj inflaciji je taj da se svi sažeti krajolici moraju sažeti; u nekim mjerama posjedovanje čak i malog dijela univerzuma zaraženih Boltzmannovim mozgom dovodi do toga da mjerom multiverzuma u cjelini dominiraju Boltzmannovi mozgovi.

Problem merenja u kosmologiji takođe se hvata u koštac sa odnosom normalnih posmatrača i neobično ranih posmatrača. U mjerama poput odgovarajuće vremenske mjere koja pati od ekstremnog problema “mladosti”, tipični promatrač je “Boltzmannova beba” nastala rijetkim fluktuacijama u izuzetno vrućem, ranom svemiru.

Utvrđivanje da li je sam Boltzmannov promatrač
U Boltzmannovim scenarijima mozga, omjer Boltzmannovih mozgova i “normalnih promatrača” astronomski je velik. Gotovo bilo koja relevantna podskupina Boltzmannovih mozgova, poput “mozga ugrađenog u funkcionalna tijela”, “promatrača koji vjeruju da percipiraju 3 K mikrovalno pozadinsko zračenje teleskopima”, “promatrača koji imaju sjećanje na koherentna iskustva” ili “promatrača koji imaju ista serija iskustava kao i ja “, takođe znatno više od” normalnih posmatrača “. Stoga, pod većinom modela svijesti, nije jasno da se može pouzdano zaključiti da sam nije takav „Boltzmannov promatrač“, u slučaju kada Boltzmannovi mozgovi dominiraju Svemirom. Čak i pod modelima svijesti “sadržajnog eksternalizma”, Boltzmann posmatrači koji žive u konstantnim fluktuacijama veličine Zemlje fluktuacija veličine tokom proteklih nekoliko godina premašila je broj “normalnih posmatrača” koji su se pojavili prije “toplotne smrti” Svemira.

Kao što je ranije rečeno, većina Boltzmannovih mozgova ima “nenormalna” iskustva; Feynman je naglasio da, ako neko zna da je tipičan Boltzmannov mozak, ne očekuje da će se “normalna” opažanja nastaviti i u budućnosti. Drugim riječima, u svemiru kojim dominira Boltzmann, većina mozga Boltzmanna ima “nenormalna” iskustva, ali većina promatrača sa samo “normalnim” iskustvom su Boltzmannovi mozgovi, zbog ogromne prostranosti populacije Boltzmannovih mozgova u takvom svemiru.

Izvor: Wiki

Odakle dolazi intuicija?

Ljudski um je ožičen da vidi obrasce. Mozak ne samo da obrađuje informacije onako kako dolaze, već i pohranjuje uvide iz svih vaših prošlih iskustava. Vaša se intuicija razvijala i širila sve dok ste živi. Svaka interakcija, sretna ili tužna, katalogizira se u vašem sjećanju. Iz tog dubokog pamćenja dobro se izvlači intuicija da informiše vaše odluke u budućnosti.

Drugim riječima, intuitivne odluke se na neki način temelje na podacima. Kada podsvjesno uočimo obrasce, tijelo počinje otpuštati neurohemikalije i u mozgu i u crijevima. Ovi “somatski markeri” su ono što nam daje onaj trenutni osjećaj da je nešto ispravno … ili da je pogrešno. Ovi automatizirani procesi ne samo da su brži od racionalne misli, već se vaša intuicija oslanja na desetljeća raznolikog kvalitativnog iskustva (prizori, zvukovi, interakcije itd.) – potpuno ljudske osobine koju sami veliki podaci nikada ne bi mogli ostvariti. Također je brže od racionalne misli, što znači da je intuicija potrebna vještina koja može pomoći u donošenju odluka kada je vremena malo i tradicionalna analitika možda neće biti dostupna.

Mnogi istraživači, uključujući stručnjake za mašinsko učenje i naučnike podataka, prihvataju ulogu koju slutnje igraju u revolucionarnom razmišljanju. Intuicija se sada smatra jednostavno drugom vrstom podataka – koja nije ništa manje vrijedna od tradicionalne analitike. Napokon, algoritme stvaraju ljudi i prema tome podliježu ljudskim greškama. I kako ističe stručnjak za inovacije Bernadette Jiwa, odluku ne možete donijeti bez osjećaja. Podaci nisu uvijek tačan pokazatelj ponašanja, kao što su pokazali najnoviji američki predsjednički izbori. “Podaci govore jedno, a zapravo [stvarna] priča nam je pod nosom, a mi je ignoriramo”, rekao je Jiwa u intervjuu za Heleo.

Intuitivni inovator
Pisac nauke Steven Johnson rekao je da su inovacije rezultat nagomilanih slutnji tijekom vremena: to se događa kada pustimo da se osobno iskustvo sudara sa okruženjima koja donose kreativnost. Iz ove perspektive, izumi koji se mijenjaju u svijetu – od rendgena do penicilina – samo su „sretne nesreće“ koje ilustriraju intuiciju na djelu.

Nije usamljen kada vidi važnost intuicije u inovacijama. Ko-kreator bilješke Post-it, Arthur Fry slično je ukazao na snagu nesvjesne obrade, rekavši Scientific American-u da se, kada pokušava smisliti nešto novo, „odmaknem od svjesne misli i problem prebacim na svoj nesvjesni um. Skenirat će širi spektar obrazaca i pronaći neke nove sličnosti iz drugih informacija pohranjenih u mom mozgu. ” Intuicija olakšava mentalni unakrsni trening na način na koji veliki podaci ne mogu. Ovo je ključna vještina koja omogućava većim inovatorima da zgrću svoja iskustva i oslanjaju se na zapažanja vanjskih industrija i primjenjuju ih u novom kontekstu.

Stručnjak za menadžment Travis Bradberry nedavno je napisao da visoko intuitivni ljudi imaju tendenciju da:

Budu pažljiviji i traže samoću
Tačno vježbaju empatiju, bliže se prilagođavajući nijansama poput govora tijela
Njeguju njihovu kreativnost kroz ljubav prema umjetnosti


Jedno istraživanje pokazalo je da ovakav način razmišljanja donosi stvarne poslovne rezultate: 81% izvršnih direktora s visokim rezultatima intuicije udvostručilo je poslovanje za pet godina. Čak i američka mornarica ulaže blizu 4 miliona dolara u pomoć mornarima i marincima da usavrše svoje šesto čulo upravo zato što intuicija može zamijeniti intelekt u situacijama visokih uloga poput bojnog polja.

Gdje intuicija može poći po zlu


Budući da se intuicija svake osobe temelji na zbirci pojedinačnih iskustava, ona je podložna mišljenju i pristranosti.

U mnogim je slučajevima gotovo nemoguće donositi odluke bez upotrebe podataka. Ako je kompanija desetljećima prikupljala podatke i oslanjala se na njih i napreduje, na primjer, nema smisla u potpunosti izbaciti staru knjigu. Veliki podaci mogu ukazati na obrasce koji su suviše suptilni da bi ih naš mozak mogao otkriti. Analitika ne mora nužno nadvladati ljudsku prosudbu, ali je može dopuniti.

Umjesto da pokušavaju cijeniti jedno preko drugog, vođe mogu kombinirati uvide iz velikih podataka i intuicije za donošenje odluka. Ovaj pristup im daje najbolje iz oba svijeta.

Izvor: qz.com

Kako je život nastao na Zemlji?

Čovjek se oduvijek pitao kako je nastao, tko ga je stvorio i zašto je stvoren. Pitanja takve prirode postavljana su kroz čitavu ljudsku povijest. Svaki drevni mislilac, filozof ili prorok pokušao je dati odgovor na ovo pitanje i predložiti neki mehanizam za rađanje života.

Čovjek je samo mali dio života. U stvarnosti postoji ogromna raznolikost stvorenja koja se zadržavaju oko nas. Kako su nastali? Jesmo li u bilo kakvom srodstvu s njima? Ovaj članak predlaže vam povratak u daleku prošlost kada na našoj planeti nije bilo života i pomaže vam da zamislite kako je život mogao nastati na njoj.

Panspermija

Prema starogrčkoj ideji, život postoji u cijelom svemiru. Distribuira se na različitim planetima u malim jedinicama kroz svemirsku prašinu, meteoroide, asteroide ili komete. Pretpostavljalo se da će pod povoljnim uvjetima temperature i vlage ove jedinice života oživjeti i roditi početna živa bića.

Vrlo je poznata činjenica da je kozmička prašina prisutna u svemiru. Hoyle i Wickramasinghe 1974. godine predložili su hipotezu da većina prašine u međuzvijezdanom prostoru mora biti uglavnom organska, da bi se život širio, što je Wickramasinghe kasnije pokazao tačnim.

Ali Panspermia pretpostavlja da u univerzumu postoji univerzalno spremište života i na taj način doista izbjegava odgovoriti na pitanje kako je život uopće nastao.

Božansko stvaranje

Jedno vjerovanje, uobičajeno među ljudima svih kultura, jest da su svi različiti oblici života, uključujući i ljudska bića, iznenada stvoreni božanskim djelovanjem prije otprilike 10 000 godina. Taj veliki broj stvorenja uvijek je bio isti i trajat će bez promjene od generacije do generacije, sve do svršetka svijeta.

Takva teorija stvaranja je neuvjerljiva jer fosili biljaka i životinja sugeriraju da je život mnogo starijeg podrijetla. Zapravo, neka istraživanja pokazuju da je život na Zemlji postojao i prije 3,5 milijarde godina.

Spontana generacija

Teorija poznata kao spontano generiranje držala je da složeni živi organizmi mogu nastati iz neživih predmeta. Miševi se mogu spontano pojaviti u uskladištenom zrnu ili se crvi mogu spontano pojaviti u mesu. Sintetizirao ju je grčki filozof i biolog Aristotel.

Prema Aristotelu, životinje i biljke nastaju u zemlji i u tekućini jer u zemlji postoji voda, a zrak u vodi, a u cijelom je zraku vitalna toplina tako da su u određenom smislu sve stvari pune duše. Stoga se živa bića brzo stvaraju kad god su ovaj zrak i vitalna toplina u bilo čemu zatvoreni.

Aristotelov utjecaj bio je tako velik i snažan da je njegov konstrukt spontane generacije ostao neupitan više od dvije hiljade godina. Prema Aristotelu to je bila lako uočljiva istina. No, talijanski je biolog Franceso Redi 1668. godine dokazao da se u mesu nisu pojavili crvi kad muhe nisu mogle položiti jaja.

Slika 1: Kada je tegla zatvorena i nema muha, nema ni crva u mesu.

Spontano stvaranje više nije diskutabilno među biolozima. Do sredine 19. stoljeća eksperimenti Louisa Pasteura i drugih pobijali su tradicionalnu teoriju spontanog stvaranja i podržavali biogenezu, ideju da samo život rađa život.

Hemijska evolucija

Život kakav poznajemo temelji se na molekulama koje sadrže ugljik. Stoga su sovjetski biohemičar, Oparin i britanski biolog Haldane, sugerirali da je život mogao nastati iz jednostavnih organskih molekula. Drugim riječima, da bi se razumjelo podrijetlo života, mora se znati o organskim molekulama na Zemlji.

Rana Zemlja bila je vruća vatrena kugla. Izvori energije poput kozmičkih zraka, UV zračenja, električnog pražnjenja munja i topline vulkana bili su lako dostupni. Stoga je zemlja djelovala poput velike tvornice koja dnevno proizvodi hiljade spojeva. Ovo je bilo stanje uznemirenosti.

U tim teškim uvjetima kisik nije mogao ostati slobodan kisik. Kombiniran je s drugim elementima u spojevima poput vode i vapnenca. Također su nastali spojevi ugljika i vodika, poput metana. Dušik i vodik kombinirani u amonijak. Ti se spojevi danas nazivaju organskim spojevima.

S vremenom je Zemlja počela da se hladi. Kako se dovoljno hladilo, uslijed kondenzacije pare nastale su dugotrajne kiše. Kiše su se počele nakupljati u udubljenjima na Zemlji i tako su nastali oceani. Voda je bila topla i nalik juhi, a sadržavala je razne vrste organskih molekula.

Interakcija između ovih spojeva u toplim vodama rezultirala je stvaranjem još više spojeva, koji su između ostalog sadržavali i aminokiseline u sastavu ugljika, vodika, dušika i kisika. Te se aminokiseline u velikom broju kombiniraju jedna s drugom i tvore proteine koji su građevni blokovi života.

Miller-Ureyev eksperiment

U raspravi o događajima koji su se morali dogoditi prije milijarde godina, postoji određena količina nagađanja i nesigurnosti. Ali obrazloženje mora biti u skladu s velikim brojem dostupnih dokaza, kao i s osnovnim zakonima fizikalnih znanosti.

Gornja ideja mogla bi se testirati ponovnim stvaranjem predloženih uvjeta rane Zemlje u laboratoriju.

Godine 1952. američki biohemičari Stanley Miller i Harold Urey učinili su potpuno istu stvar, ali u vrlo malom opsegu. Plinovitu smjesu metana, amonijaka, vodene pare i vodika u zatvorenoj tikvici na 80 Celzijevih stepeni podvrgavali su električnom iskrenju sedam dana.

Kada su pregledali 7 dana kasnije, utvrdili su da su se na dnu stvorile jednostavne aminokiseline, koje su neophodne za stvaranje proteina. Miller i Urey su pokazali da se nekoliko organskih jedinjenja može spontano formirati simuliranjem uslova rane Zemljine atmosfere, kako pretpostavljaju Oparin i Haldane.

Elementi života, koje čovjek proizvodi u laboratoriju.

Naučna zajednica širom svijeta bila je impresionirana ovim postignućem. Zapravo, tri godine nakon uspjeha Milerovog eksperimenta, američki fizičar Richard Feynman napisao je pjesmu pod naslovom atom u svemiru, slaveći čovjekovo znanje o porijeklu života na Zemlji.

Miller je nastavio svoja istraživanja sve do svoje smrti 2007. Ne samo da je uspio sintetizirati sve više i više vrsta aminokiselina, već je također proizveo širok spektar anorganskih i organskih spojeva vitalnih za ćelijsku izgradnju i metabolizam. Pozdravljamo napore takvog naučnika koji je svoj život posvetio proučavanju najvažnijeg pitanja poznatog čovjeku.

Izvor: https://www.wondersofphysics.com/2019/01/origin-of-life.html?m=1

U Svemiru se skoro sve rotira, a jedan od uzroka za to je i misteriozna tamna materija

Pogledajte kroz Univerzum i vidjet ćete da se gotovo sve rotira. Zemlja se okreće na svojoj osi dok kruži oko Sunca. A i Sunce se okreće. Kao što vjerojatno možete pretpostaviti, čak imamo rotaciju naše galaksije Mliječni Put.

Naša se galaksija, međutim, rotira nevjerovatno polako. Suncu je potrebno 220 miliona godina da ispuni jednu orbitu oko galaksije. U 4,6 milijardi godina koliko su Sunce i planete bili ovde, samo su se oko 20 puta rotirale oko centra galaksije.



Znamo da se rotacija galaksije događa jer je Mliječni put spljošten, na isti način kao što je Sunčev sistem spljošten. Centrifugalna sila iz rotacije izravnava galaktički disk. Sve zvijezde u galaktičkom disku prate približno kružne orbite oko središta galaksije. Zvijezde u halu mogu imati mnogo različitih orbita i brzina.

Proračun velike brzine rotacije galaksije doveo je do otkrića tamne materije. Ako bi naša galaksija sadržavala samo materiju koju možemo vidjeti – planete, gas, itd., rotacija galaksije trebala bi uzrokovati da se razdvoji. Umjesto toga, postoji mnogo veća masa koja drži galaksiju zajedno. U stvari, astronomi su izračunali da je ukupna masa galaksije vjerovatno 10 puta veća od zbroja svih zvjezda u njoj. 90% ove nevidljive tamne materije drži zajedno rotaciju galaksije. A samo 10% je normalna materija koju možemo vidjeti. Naša galaksija zaista ima masu veću od 1 biliona Sunca i prostire se više od 600 000 svjetlosnih godina; trećina udaljenosti do obližnje galaksije Andromeda.



Sve galaksije koje možemo vidjeti rotiraju.

To je ta rotaciona sila koja djeluje protiv unutrašnjeg povlačenja gravitacije iz svih galaksija. Ako se galaksije nisu rotirale, one će se srušiti prema unutra i samo se pridružiti supermasivim crnim rupama u srcima galaksija.

Schrödingerova mačka

Schrödingerova mačka je misaoni eksperiment, ponekad opisan kao paradoks, koji je osmislio austrijski fizičar Erwin Schrödinger 1935. godine, iako je ideja potekla od Alberta Einsteina. To ilustrira ono što je vidio kao problem kopenhagenske interpretacije kvantne mehanike primijenjene na svakodnevne predmete. Scenarij predstavlja hipotetičku mačku koja može biti istovremeno i živa i mrtva, stanje poznato kao kvantna superpozicija, kao rezultat povezanosti na slučajni subatomski događaj koji se može dogoditi ili ne dogoditi.

Misaoni eksperiment je često predstavljen u teorijskim raspravama o interpretacijama kvantne mehanike, posebno u situacijama koje uključuju problem sa mjerenjem. Schrödinger je skovao termin Verschränkung (zapletenost) tokom razvijanja misaonog eksperimenta.

Schrödinger je svoj misaoni eksperiment zamislio kao diskusiju o članku EPR-a – nazvanom po svojim autorima Einstein, Podolsky i Rosen – 1935. godine. EPR članak naglasio je kontraintuitivnu prirodu kvantnih superpozicija, u kojima kvantni sistem poput atoma ili fotona može postojati kao kombinacija više stanja koja odgovaraju različitim mogućim ishodima.

Prevladavajuća teorija, nazvana interpretacijom iz Kopenhagena, kaže da kvantni sistem ostaje u superpoziciji sve dok ne djeluje na vanjski svijet ili ga ne promatra vanjski svijet. Kad se to dogodi, superpozicija se urušava u jedno ili drugo od mogućih definitivnih stanja. EPR eksperiment pokazuje da sistem s više čestica odvojenih velikim udaljenostima može biti u takvoj superpoziciji. Schrödinger i Einstein razmijenili su pisma o Einsteinovom članku o EPR-u, tokom kojeg je Einstein istaknuo da će stanje nestabilne bule baruta nakon nekog vremena sadržavati superpoziciju i eksplodiranih i neeksplodiranih stanja.

Da bi dodatno ilustrirao, Schrödinger je opisao kako se, u načelu, može stvoriti superpozicija u sistemu velikih razmjera, čineći ga ovisnim o kvantnoj čestici koja je bila u superpoziciji. Predložio je scenarij s mačkom u zaključanoj čeličnoj komori, pri čemu život ili smrt mačke ovisi o stanju radioaktivnog atoma, bilo da se raspada i emitira zračenje ili ne. Prema Schrödingeru, kopenhagenska interpretacija podrazumijeva da mačka ostaje i živa i mrtva dok ju neko ne promatra. Schrödinger nije želio promovirati ideju mrtvih i živih mačaka kao ozbiljnu mogućnost; naprotiv, namijenio je primjer da ilustrira apsurdnost postojećeg pogleda kvantne mehanike.

Međutim, od Schrödingerovog vremena fizičari su razvili i druge interpretacije matematike kvantne mehanike, od kojih neke smatraju mačkinu superpoziciju “živog i mrtvog stanja” sasvim stvarnom. Bez obzira da li se kutija, uređaj i mačka zapravo smatraju makroskopskim fizičkim objektima, razlikuje se u svrhi u kojoj se mislilo eksperiment koristi. Kada se koristi kao ilustrativni element u drugim misaonim eksperimentima, obično se smatra čisto metaforičnim sistemom da se izbjegne pitanje može li superpozicija trajati značajno u tako velikom obimu bez dekoherencije. Zamišljen kao kritika kopenhagenske interpretacije (prevladavajuća ortodoksija 1935.), Schrödingerov mačji eksperiment i dalje ostaje kamen temeljac za moderne interpretacije kvantne mehanike. Fizičari često koriste način na koji se svako tumačenje odnosi na Schrödingerovu mačku kao način ilustracije i uspoređivanja određenih osobina, snaga i slabosti svakog tumačenja.

Schrödinger je napisao / la:

Čak se mogu postaviti prilično smješni slučajevi. Mačka je stavljena u čeličnu komoru, zajedno sa sljedećim uređajem (koji mora biti zaštićen od direktne smetnje mačke): na Gegerovom brojaču nalazi se sitno malo radioaktivne tvari, tako malo, da je možda u toku sata kada se jedan od atoma raspada, ali isto tako, s jednakom verovatnoćom, možda i nijedan; ako se dogodi, brojač cijevi isprazni i putem releja pusti čekić koji razbija malu tikvicu cijanovodične kiseline. Ako je jedan cijeli sistem ostavio sebi sat vremena, rekli bi da mačka još živi ako se u međuvremenu ni nijedan atom ne raspadne. Prvo atomsko raspadanje otrovalo bi ga. Psi-funkcija čitavog sistema bi se izrazila time što bi živa i mrtva mačka bile pomiješane ili razmazane u jednakim dijelovima.

Tipično je za ove slučajeve da se neodređenost izvorno ograničena na atomsku domenu pretvara u makroskopsku neodređenost, koja se potom može riješiti izravnim promatranjem. To nas sprječava da naivno prihvatimo kao validan „zamagljeni model“ za predstavljanje stvarnosti. Sam po sebi, on ne bi utjelovio ništa nejasno ili kontradiktorno. Postoji razlika između drhtave fotografije i snimke oblaka i magle.

Schrödingerov čuveni misaoni eksperiment postavlja pitanje, “kada kvantni sistem prestaje postojati kao superpozicija stanja i kad postaje jedno ili drugo?” (Tehnički gledano, kada stvarno kvantno stanje prestaje biti netrivijalna linearna kombinacija stanja, od kojih svako nalikuje različitim klasičnim stanjima, i umjesto toga počinje imati jedinstveni klasični opis?). Ako mačka preživi, sjeća se samo žive . Ali objašnjenja EPR eksperimenata koja su u skladu sa standardnom mikroskopskom kvantnom mehanikom zahtijevaju da makroskopski predmeti, poput mačaka i bilježnica, nemaju uvijek jedinstvene klasične opise. Misaoni eksperiment ilustrira ovaj prividni paradoks. Naša intuicija kaže da nijedan promatrač ne može biti u mješavini stanja – ali mačka, čini se iz misaonog eksperimenta, može biti takva smjesa. Da li je mački potrebno da bude promatrač ili da li njeno postojanje u jednom dobro definiranom klasičnom stanju zahtijeva drugog vanjskog promatrača? Svaka alternativa djelovala je apsurdno Einsteinu, koji je bio impresioniran sposobnošću misaonog eksperimenta da istakne ta pitanja. U pismu Schrödingeru iz 1950. godine napisao je:

Vi ste jedini savremeni fizičar, pored Laue, koji vidi da se ne može zaobići pretpostavka stvarnosti, ako je samo jedan iskren. Većina njih jednostavno ne vidi kakvu rizičnu igru igraju sa stvarnošću – stvarnost kao nešto što je nezavisno od eksperimentalno utvrđenog. Njihovu interpretaciju, međutim, najelegantnije opovrgava vaš sistem radioaktivnog atoma + pojačalo + naboj pištolja u prahu + mačka u kutiji, u kojoj psi-funkcija sustava sadrži i mačku živu i raznesenu na komade. Nitko zaista ne sumnja da je prisustvo ili odsustvo mačke nešto nezavisno od čina opažanja.

Napominjemo da se naboj baruta ne spominje u Schrödingerovoj instalaciji, koja koristi Geigerov brojač kao pojačalo, a ugljikovodični otrov umjesto baruta. Barut je spomenut u Einsteinovoj originalnoj sugestiji Schrödinger-u, a Einstein ga je prenosio naprijed u ovu raspravu.

Interpretacije eksperimenta


Od Schrödingerovog vremena predložene su druge interpretacije kvantne mehanike koje daju različite odgovore na pitanja koja postavlja Schrödingerova mačka o tome koliko dugo traju superpozicije i kada (ili da li) propadaju.

Kopenhagenska interpretacija



Ova interpretacija kvantne mehanike je interpretacija iz Kopenhagena. U interpretaciji iz Kopenhagena, sistem prestaje biti superpozicija stanja i postaje jedno ili drugo kada se dogodi promatranje. Ovaj misaoni eksperiment otkriva činjenicu da priroda mjerenja ili promatranja nije dobro definirana u ovoj interpretaciji. Eksperiment se može protumačiti tako da sustav dok je zatvoren okvir istovremeno postoji u superpoziciji stanja “raspadnutog jezgra / mrtva mačka” i “neoplođeno jezgro / živa mačka”, i to samo kad se kutija otvori i promatranjem valna funkcijan se sruši u jedno od dva stanja.

Međutim, jedan od glavnih naučnika povezanih s interpretacijom iz Kopenhagena, Niels Bohr, nikada nije imao na umu propadanje valne funkcije uzrokovano promatračem, jer on valnu funkciju nije smatrao fizički stvarnom, već statističkim alatom; prema tome, Schrödingerova mačka nije mu predstavljala nikakvu zagonetku. Mačka bi bila mrtva ili živa mnogo prije nego što je svjesni promatrač otvorio kutiju. Analizom stvarnog eksperimenta utvrđeno je da je samo mjerenje (na primjer pomoću Geigerovog brojača) dovoljno za kolaps kvantne valne funkcije prije bilo kakvog svjesnog promatranja mjerenja, iako je valjanost njihovog dizajna osporavana. (Stav da se „opažanje“ zauzima kada čestica iz jezgre udari u detektor može se razviti u objektivne teorije kolapsa. Miselni eksperiment zahtijeva detektiranje „nesvjesnog promatranja“ kako bi se dogodio kolaps valnog oblika. Nasuprot tome, pristup mnogih svjetova negira da se kolaps ikad događa.)

Tumačenje mnogih svjetova i dosljedne historije

Hugh Everett je 1957. formulisao interpretaciju kvantne mehanike u mnogim svjetovima, koja ne izdvaja promatranje kao poseban proces. U tumačenju mnogih svjetova, i živa i mrtva stanja mačke ostaju nakon otvaranja kutije, ali su međusobno ukrašena. Drugim riječima, kad se otvori kutija, posmatrač i eventualno mrtva mačka razdvajaju se u promatrača koji gleda u kutiju sa mrtvom mačkom, a promatrač koji gleda kutiju sa živom mačkom. Ali budući da su mrtva i živa stanja dekoncentrirana, nema učinkovite komunikacije ili interakcije između njih.

Prilikom otvaranja okvira promatrač se zapetljava u mačku, pa se formiraju „posmatračka stanja“ koja odgovaraju mački da je živa i mrtva; svako promatračko stanje je zapleteno ili povezano s mačkom tako da “promatranje stanja mačke” i “stanje mačke” korespondiraju jedno s drugim. Kvantna dekoherencija osigurava da različiti ishodi nemaju međusobnu interakciju. Isti mehanizam kvantne dekoherencije važan je i za interpretaciju u smislu konzistentne istorije. Samo „mrtva mačka“ ili „živa mačka“ mogu biti dio dosljedne historije u ovom tumačenju. Smatra se da dekoherencija sprječava istovremeno opažanje više stanja.

Varijantu Schrödingerovog eksperimenta, poznatu kao mašina za kvantno samoubistvo, predložio je kosmolog Max Tegmark. Ona ispituje Schrödingerov eksperiment s mačkama s gledišta mačke i tvrdi da se pomoću ovog pristupa može razlikovati kopenhaška interpretacija i ona mnogih svijetova.

Ansambl interpretacija


Interpretacija ansambla kaže da supozicije nisu ništa drugo nego podsemenici veće statističke cjeline. Vektor stanja ne bi se primjenjivao na pojedinačne eksperimente na mačkama, već samo na statistiku mnogih sličnih pripremljenih pokusa na mačkama. Zagovornici ove interpretacije tvrde da to paradoks Schrödingerove mačke čini trivijalnom materijom, ili ne-pitanjem.

Ovo tumačenje služi za odbacivanje ideje da jedan fizički sistem u kvantnoj mehanici ima matematički opis koji mu na bilo koji način odgovara.

Relacijsko tumačenje


Relacijsko tumačenje ne čini fundamentalnu razliku između ljudskog eksperimentatora, mačke ili uređaja ili između animiranih i neživih sistema; svi su kvantni sistemi kojima vladaju ista pravila evolucije talasnih funkcija i svi se mogu smatrati “promatračima”. Ali relacijsko tumačenje omogućava da različiti promatrači mogu dati različite izvještaje o istom nizu događaja, ovisno o informacijama koje imaju o sustavu. Mačka se može smatrati posmatračem aparata; u međuvremenu, eksperiment se može smatrati drugim posmatračem sistema u okviru (mačka plus uređaj). Prije nego što se kutija otvori, mačka, po prirodi da je živa ili mrtva, ima informacije o stanju aparata (atom je propadao ili nije propadao); ali eksperimentator nema informacije o stanju sadržaja kutije. Na ovaj način, dva promatrača istovremeno imaju različite izvještaje o situaciji: Mački se činilo da „talasa“ talasna funkcija aparata; eksperimentatoru, čini se da je sadržaj kutije u superpoziciji. Sve dok se okvir ne otvori, a oba promatrača imaju iste informacije o onome što se dogodilo, čini se da se oba stanja sustava “urušavaju” u isti definitivni rezultat, mačka koja je ili živa ili mrtva.

Transakcijsko tumačenje


U transakcijskoj interpretaciji aparat emitira napredni val unatrag u vremenu, koji u kombinaciji s valom koji izvor emitira naprijed u vremenu formira stojeći val. Valovi se vide kao fizički stvarni, a aparat se smatra “posmatračem”. U transakcijskoj interpretaciji kolaps valne funkcije je “atemporal” i događa se duž cijele transakcije između izvora i aparata. Mačka nikad nije u superpoziciji. Umjesto toga, mačka je samo u jednom stanju u bilo kojem trenutku, bez obzira na to kad ljudski eksperimentator gleda u kutiju. Transakcijska interpretacija rješava ovaj kvantni paradoks.

Zeno efekti


Zeno efekt zna da uzrokuje kašnjenja u bilo kakvim promjenama od početnog stanja.

S druge strane, anti-zeno efekat ubrzava promjene. Na primjer, ako često zavirite u mačji okvir, možete uzrokovati odgađanja sudbonosnog izbora ili, obrnuto, ubrzati ga. I Zeno efekat i anti-Zeno efekat su stvarni i za koje se zna da se dešavaju sa stvarnim atomima. Kvantni sistem koji se mjeri mora biti snažno povezan s okolnim okruženjem (u ovom slučaju s aparatom, eksperimentalnom prostorom … itd.) Kako bi se dobili tačniji podaci. No, iako nema informacija koje su prenesene u vanjski svijet, smatra se kvazi-mjerenjem, ali čim se informacije o dobrobiti mačke prenose u vanjski svijet (zavirivanjem u okvir) kvazi- merenje se pretvara u mjerenje. Kvazi-merenja, poput merenja, uzrokuju efekte Zenova. Zeno efekti nas uče da bi čak i bez zavirivanja u kutiju mačkina smrt bila odgođena ili ubrzana zbog svog okruženja.

Objektivne teorije kolapsa


Prema objektivnim teorijama kolapsa, superpozicije se uništavaju spontano (bez obzira na vanjsko promatranje), kad se dostigne neki objektivni fizički prag (vremena, mase, temperature, nepovratnosti itd.). Tako bi se očekivalo da bi se mačka doselila u određeno stanje puno prije otvaranja kutije. To bi se moglo lagano izraziti kao “mačka promatra sebe” ili “okolina promatra mačku”.

Objektivne teorije kolapsa zahtijevaju modifikaciju standardne kvantne mehanike kako bi se omogućilo uništavanje superpozicija procesom evolucije vremena.

Prijave i testovi



Schrödingerova mačja kvantna superpozicija stanja i utjecaja okoline kroz dekoherenciju
Opisani eksperiment je čisto teorijski i nije poznato da je predloženi stroj konstruiran. Međutim, uspješni eksperimenti koji uključuju slične principe, npr. izvršena su superpozicije relativno velikih (po standardima kvantne fizike) objekata. Ovi eksperimenti ne pokazuju da se objekt veličine mačke može nanositi, ali već ih je gornja granica “stanja mačaka” pomaknula prema gore. U mnogim slučajevima stanje je kratkotrajno, čak i kada se ohladi na gotovo apsolutnu nulu.


Eksperiment koji uključuje superprevodni uređaj za kvantnu interferenciju (“SQUID”) povezan je s temom misaonog eksperimenta: “Stanje superpozicije ne odgovara milijardi elektrona koji teku jednim smjerom i milijardi drugih koji teče drugim putem. Superprevodni elektroni se kreću masovno. Svi supravodljivi elektroni u SQUID struji oba puta oko petlje odjednom kada su u Schrödingerovom mačjem stanju.
Izgrađen je piezoelektrični “tuning vilica”, koji se može staviti u superpoziciju vibrirajućeg i ne vibrirajućeg stanja. Rezonator sadrži oko 10 biliona atoma.
Predložen je eksperiment koji uključuje virus gripa.
Predložen je eksperiment koji uključuje bakteriju i elektromehanički oscilator.
U kvantnom računanju izraz “mačje stanje” ponekad se odnosi na stanje GHZ, pri čemu je nekoliko kubita u jednakom superpoziciji od svih 0 i svi su 1; npr.


Prema barem jednom prijedlogu, moguće je utvrditi stanje mačke prije nego što je promatrate.

Proširenja


Wignerov prijatelj varijanta eksperimenta sa dva ljudska promatrača: prvi vrši promatranje vidi li bljesak svjetlosti, a zatim svoje promatranje prosljeđuje drugom promatraču. Ovdje je pitanje: da li se valna funkcija “kolabira” kada prvi promatrač pogleda eksperiment, ili tek kad drugi promatrač bude obaviješten o opažanjima prvog promatrača?

U drugom su dodatku ugledni fizičari otišli toliko daleko da su sugerisali da su astronomi koji su 1998. promatrali tamnu energiju u svemiru možda “smanjili životni vijek” kroz pseudo-Schrödinger-ov scenarij za mačke, iako je to kontroverzno stajalište.